规整填料塔气液传质基础理论研究进展

填料塔中气液两相的流体流动与分布、返混、传质问题一直是影响填料塔传质性能的重要因素,对规整填料塔内的气液两相流动与分布、返混、气液两相在常压和高压下的传质特性、Marangoni效应以及计算流体力学(CFD)在规整填料塔中的应用等方面的国内外研究进展进行了综述.     

金属波纹板规整填料塔中液体有效流速

<正>填料塔以压降小、通量大、持液量小、分离效率高等优点广泛应用于精馏和吸收等单元操作中。填料塔中液体的流体力学行为对精馏等传质过程有重要影响,而液体在填料塔中的有效流速是液体流体力学行为的重要参数。例如描述填料塔中液相返混通常用一维或二维扩散模型,其中的有效流速就是重要的方程参数;要精确描述填料塔中相界面的传质行为,液相的真实流速也是关键性的参数。目前一般采用Bravo提出的公式来计算规整填料塔内液体的有效速度     

利用CFD及结点网络相结合的方法研究规整填料传质效率

气液两相不均匀流动是造成填料塔传质效率下降的主要原因之一.采用计算流体力学方法,定量分析规整填料内气液两相流动对传质效率影响的研究尚未见文献报道.从Navier-Stokes方程出发,首先建立了考虑气液之间相互作用的CFD计算模型,定量描述了填料片内的气相流场分布.在此基础上,结合文献中提出的液相结点分布模型及一些经典的传质理论,初步提出了适用于定量计算金属板波纹填料传质效率的耦合型算法,并对规整填料内的传质效率进行了计算,模型结果与实验值吻合较好.为规整填料传质效率的定量研究提供了新的方法和思路.     

气液两相逆流状态下金属板波纹填料塔内液体流动分布

填料塔内液体流动分布状况直接关系到塔内气液两相的有效接触,影响塔的操作性能.由于液体分布不良,造成填料塔内局部区域的气液比与全塔宏观的气液比有显著差别,从而大大降低塔的总传质效率.因此,填料塔内的液体分布     

气液两相逆流状态下金属板波纹填料塔内液体流动分布

<正>填料塔内液体流动分布状况直接关系到塔内气液两相的有效接触,影响塔的操作性能.由于液体分布不良,造成填料塔内局部区域的气液比与全塔宏观的气液比有显著差别,从而大大降低塔的总传质效率.因此,填料塔内的液体分布     

CFD在精馏分离中的应用

计算流体力学(CFD)是研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具.本文介绍了板式塔和填料塔内气液流动状况,塔板上和填料层的流体力学模型,论述了国内外CFD技术在精馏塔流场模拟方面的应用,指出了CFD技术在精馏领域的发展方向,对于板式塔,应充分考虑气液两相间的相互作用,对于填料塔,应根据填料的具体形状建立每个孔道的流体力学方程,进行更接近实际的三维两相流模拟.     

规整填料塔的设计计算模型

针对规整填料塔的特点和近年来的研究进展 ,分析了规整填料内的流体力学和相间传质行为 ,并对规整填料塔内压力降、液泛及气液传质设计计算模型进行比较 ,同时指出了高压填料塔设计计算中应注意的问题。     

计算流体力学在精馏塔研究方面的应用进展

计算流体力学(CFD)已成为研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具,应用它可得知塔内气液两相微观的流动状况。本文对CFD的发展历史和CFD的通用软件的情况以及CFD在精馏塔研究方面的应用进行了综述。重点介绍了CFD在模拟板式塔塔板上和填料塔内气液两相的流动状况上的应用。     

HD低温蒸发系统中填料蒸发器传质传热的分析

通过研究系统中填料蒸发器的蒸发传质传热过程以及两相流动特性，采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）中离散相与连续相耦合的方法来模拟规整填料内部通道的蒸发传质传热过程，实现了填料蒸发器中两相传质传热的过程以及液滴流动的可视化，为研究气液两相在规整填料内的流动提供了一种模拟方法。通过与实验结果的比较，最终选用RNG k-ε湍流模型来分析规整填料内部气液两相传质传热以及流动情况。数值模拟研究了规整填料板间距对填料内部气液两相传质传热以及液滴运动影响，发现随着板间距的增大，填料内部压力降逐渐降低，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率降低，液滴进出口质量差减小，气相出口温度逐渐降低，蒸发传质传热效率降低。随着气速的增大，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率增加，气相出口温度降低，气液两相传质传热效率降低。     

填料塔技术的现状与展望

介绍了填料塔和塔填料的发展史、现状和工业应用情况；分析了填料塔内流体流动与分布、传质过程中的返混现象和传质动力学等理论研究中的若干技术问题，并指出了今后的研究方向。     

规整填料塔精馏的Marangoni效应

选用 6种代表性物系对陶瓷板波纹和不锈钢丝网规整填料进行全回流精馏实验 ,考察Marangoni效应对规整填料液体流动分布及传质的影响 .结果表明 :对纯有机体系 ,Marangoni效应影响较小 ;而对有机物的水溶液 ,Marangoni效应严重影响着填料的润湿和传质效率     

规整填料塔液相流动的计算流体力学模拟

规整填料因具有诸多优异性能,已在工业上广泛应用,但是至今人们对规整填料内流体流动机理的研究还不是十分透彻,从而限制了其进一步的发展和更新．与散堆填料不同,规整填料在结构上既有规整性又有复杂性,属各向异性,因此对其内流体流动的研究具有一定的难度．而现代计算流体力     

倾斜波纹板上液膜流动的CFD研究

利用VOF法建立了液膜在倾斜波纹板上的气-液两相流CFD模型,并根据液膜流动特点提出了表面张力动量源项和气液界面作用力动量源项.模拟结果与文献实验值吻合较好,表明本文提出的CFD液膜流动模型具有一定的可靠性.通过模拟不同性质的液体在不同表面结构波纹板上的流动过程发现,波纹板表面微观结构以及液体性质尤其是液体的表面张力对连续液膜的形成有重要作用,表明通过改变波纹板面微观结构以及降低液体的表面张力可以促进连续液膜的形成,对提高气液之间的传质效率有重要意义.     

Characterization of a New Structured Packing by Computational Fluid Dynamics

The novel wire gauze structured packing PACK‐1300Y with high specific surface area was characterized by computational fluid dynamics. The main features of PACK‐1300Y were investigated including the dry and wet pressure drop as well as the height equivalent to a theoretical plate (HETP). Moreover, the flow structure of this packing was described via numerical simulations. To evaluate the amount of HETP and dry and wet pressure drop, 3D computational fluid dynamic modeling with respect to the Eulerian‐Eulerian multiphase approach was applied. The average relative errors were determined between the findings achieved from computational fluid dynamic simulation and experimental findings for mass transfer efficiency and wet and dry pressure drop, respectively.     

规整填料内置隔板边长对压降及传质的影响

传质发生在规整填料表面,通道内气体间相互碰撞形成的涡流在一定程度上强化传质,但消耗大量能量,压降升高。为减小压降,在每个传质单元中非波谷区加入隔板得到新型规整填料Mon-JKB-250Y。CFD（Computational Fluid Dynamics计算机流体力学）模拟发现,增大隔板边长,压降减小、气相总传质效率增大、单位压降下的传质系数先增大后减小,存在一个最适宜隔板边长。在F=1.2~2.7 m·s^-1·（kg·m^-3）^0.5范围内,隔板边长为14.7~16.8 mm时,单位压降下的传质系数达到最大。运用显色化学反应可视化技术验证CFD模拟结果,平均相对误差小于10%,CFD模拟结果可靠。     

Computational Fluid Dynamics Characterization of High-Capacity Structured Packing

The novel wire gauze structured packing, PACK-860, was characterized by means of numerical methods. The main features of PACK-860 such as height equivalent to a theoretical plate (HETP) and dry/wet pressure drop were evaluated. The flow structure in this packing was described by numerical simulation. To estimate the amount of HETP and dry/wet pressure drop, three-dimensional computational fluid dynamics (3D CFD) modeling with the Eulerian-Eulerian multiphase approach was applied. The average relative errors between the results obtained from CFD simulation and experimental findings for mass transfer efficiency and wet and dry pressure drop were assessed. Numerical observations were found to agree well with the empirical results, proving the reliability of CFD simulations for modeling separation processes.     

Experimental and CFD Simulation Study for the Wetting of a Structured Packing Element with Liquids

The hydrodynamics of liquid flow in packed columns affects the column performance from the point of view of heat and mass transfer. The interfacial and the specific wetted areas are decisive in this case. The complex three‐dimensional liquid flow on a single structured and flat packing element of Rombopak 4M was investigated. It consists of four connected wavy inclined plates in an X‐shape configuration. The geometric characteristics of the packing were related to the fluid mechanics of the liquid distribution. CFD simulation results for different cell sizes and flow rates, obtained using the VOF (volume of fluid) model, are presented as being capable of describing this complex geometry. With the help of the CFD simulation and the experimental results from Rombopak 4M, correlations from the literature describing the interfacial and wetted area and liquid holdup in packed columns were adjusted to describe the hydrodynamic performance of Rombopak 4M.